Рух води по рослині, Природні Науки проти дурості, невігластва та брехні
Рух води рослиною
Основні двигуни водного струму Поглинання води кореневою системою йде завдяки роботі двох кінцевих двигунів водного струму: верхнього кінцевого двигуна, або присмоктує випаровування (транспірації), і нижнього кінцевого двигуна, або кореневого двигуна. Основною силою, що викликає надходження та пересування води в рослині, є сила транспірації, що присмоктує, в результаті якого виникає градієнт водного потенціалу. Водний потенціал – це міра енергії, що використовується водою для пересування. Водний потенціал і сила, що смокче, однакові за абсолютним значенням, але протилежні за знаком. Чим менша насиченість водою даної системи, тим менший (більш негативний) її водний потенціал. При втраті води рослиною в процесі транспірації створюється ненасиченість клітин листа водою, як наслідок, виникає сила, що смокче (водний потенціал падає). надходження води йде у бік більшої сили, що смокче, або меншого водного потенціалу. Таким чином, верхній кінцевий двигун водного струму в рослині - це сила, що присмоктує, транспірації листя, і його робота мало пов'язана з життєдіяльністю кореневої системи. Дійсно, досліди показали, що вода може надходити в пагони та через мертву кореневу систему, причому в цьому випадку поглинання води навіть пришвидшується. Крім верхнього кінцевого двигуна водного струму, в рослинах існує нижній кінцевий двигун. Це добре доводиться на прикладі таких явищ, як гуттація. Листя рослин, клітини яких насичені водою, в умовах високої вологості повітря, що перешкоджає випаровуванню, виділяють краплинно-рідку воду з невеликою кількістю розчинених речовин – гуттація. Виділення рідини йде через спеціальні водні продихи – гідатори.Рідина, що виділяється - гутта. Таким чином, процес гуттації є результатом одностороннього струму води, що відбувається без транспірації, і, отже, викликається якоюсь іншою причиною. До такого ж висновку можна дійти і при розгляді явища плач рослин. Якщо зрізати пагони рослини і до зрізаного кінця приєднати скляну трубку, то по ній підніматиметься рідина. Аналіз показує, що це вода із розчиненими речовинами – пасока. У деяких випадках, особливо навесні, плач спостерігається і при надрізі гілок рослин. Визначення показали, що обсяг рідини, що виділяється (пасоки), у багато разів перевищує обсяг кореневої системи. Таким чином, плач – це не просто витікання рідини через поріз. Все сказане призводить до висновку, що плач, як і гуттація, пов'язана з наявністю одностороннього струму води через кореневі системи, що не залежить від транспірації. Силу, що викликає односторонній струм води судинами з розчиненими речовинами, що не залежить від процесу транспірації, називають кореневим тиском. Наявність кореневого тиску дозволяє говорити про нижній кінцевий двигун водяного струму. Кореневий тиск можна виміряти, приєднавши манометр до кінця, що залишився після зрізання надземних органів рослини, або помістивши кореневу систему в серію розчинів різної концентрації і підібравши таку, при якій припиняється плач. Виявилося, що кореневий тиск дорівнює приблизно 0,1 - 0,15 МПа (Д. А. Сабінін). Визначення, проведені радянськими дослідниками Л.В.Можаєвої, В.Н.Жолкевичем, показали, що концентрація зовнішнього розчину, що зупиняє плач, значно вища за концентрацію пасоки. Це дозволило висловити думку, що плач може йти проти концентрації градієнта. Було показано також, що плач здійснюється тільки в тихумовах, у яких нормально протікають усі процеси життєдіяльності клітин. Не тільки умертвіння клітин кореня, а й зниження інтенсивності їхньої життєдіяльності, насамперед інтенсивність дихання, припиняє плач. За відсутності кисню, під впливом дихальних отрут, при зниженні температури плач припиняється. Усе сказане дозволило Д.А.Сабинину дати таке визначення: плач рослин – це прижиттєвий односторонній струм води та поживних речовин, що залежить від аеробної переробки асимелятів. Д.А.Сабінін запропонував схему, що пояснює механізм одностороннього струму води докорінно. Відповідно до цієї гіпотези, клітини кореня поляризовані у певному напрямку. Це в тому, що у різних відсіках однієї й тієї клітини процеси обміну речовин різні. В одній частині клітини йдуть посилені процеси розпаду, зокрема, крохмалю на цукри, внаслідок чого концентрація клітинного соку зростає. На протилежному кінці клітини переважають процеси синтезу, завдяки чому концентрація розчинених речовин у цій частині клітини зменшується. Треба враховувати, що всі ці механізми працюватимуть лише за достатньої кількості води у середовищі та не порушеному обміні речовин. Згідно з іншою гіпотезою, залежність плачу рослин від інтенсивності дихання є непрямою. Енергія дихання використовується для надходження іонів у клітини кори, звідки вони десорбуються до судин ксилеми. Через війну концентрація солей в судинах ксилемы підвищується, як і викликає надходження води.
Пересування води по рослині Вода, поглинена клітинами кореня, під впливом різниці водних потенціалів, що виникають завдяки транспірації, а також силі кореневого тиску, пересувається до провідних шляхів ксілеми. Згідно з сучасними уявленнями, вода в кореневійсистемі пересувається не тільки живими клітинами. Ще 1932 р. німецький фізіолог Мюнх розвинув уявлення про існування у кореневої системі двох відносно незалежних друг від друга обсягів, якими пересувається вода, - апопласту і симпласту. Апопласт – це вільний простір кореня, до якого входять міжклітинні проміжки, оболонки клітин, і навіть судини ксилемы. Симпласт – це сукупність протопластів всіх клітин, відмежованих напівпроникною мембраною. Завдяки численним плазмодесмам, що з'єднують між собою протопласт окремих клітин, симпласт є єдиною системою. Апопласт, мабуть, не безперервний, а розділений на два обсяги. Перша частина апопласту розташована в корі кореня до клітин ендодерми, друга - по інший бік клітин ендодерми, і включає судини ксілеми. Клітини ендодерми завдяки пояскам Каспарі представляють бар'єр для пересування води по вільному простору (міжклітинникам і клітинним оболонкам). Для того щоб потрапити в судини ксилеми, вода повинна пройти через напівпроникну мембрану і головним чином апопласту і лише частково по симпласту. Однак у клітинах ендодерми пересування води йде, мабуть, симпластом. Далі вода надходить у судини ксилеми. Потім пересування води йде судинною системою кореня, стебла і листка. З судин стебла вода рухається через черешок або листову піхву в лист. У листовій платівці водопровідні судини розташовані в жилках. Жилки, поступово розгалужуючись, стають дрібнішими. Чим частіше мережа жилок, тим менший опір зустрічає вода при пересуванні до клітин мезофілу листа. Іноді дрібних відгалужень жилок листа так багато, що вони підводять воду майже до кожної клітини. Вся вода у клітці перебуває у рівноважному стані. Інакше кажучи, у сенсінасиченості водою, є рівновага між вакуоллю, цитоплазмою та клітинною оболонкою, їх водні потенціали рівні. Вода пересувається від клітини до клітини завдяки градієнту сили, що смокче. Вся вода у рослині представляє єдину взаємозалежну систему. Оскільки між молекулами води є сили зчеплення (когезія), вода піднімається на висоту значно більшу 10 м. сила зчеплення збільшується, так як молекули води мають велику спорідненість одна до одної. Сили зчеплення мають і між водою та стінками судин. Ступінь натягу водних ниток у судинах залежить від співвідношення процесів поглинання та випаровування води. Все це дозволяє рослинному організму підтримувати єдину водну систему і не обов'язково заповнювати кожну краплю води, що випаровується. У тому випадку, якщо в окремі членики судин потрапляє повітря, вони, мабуть, виключаються із загального струму проведення води. Такий шлях пересування води рослиною (рис. 1).
Швидкість переміщення води рослиною протягом доби змінюється. У денний час вона набагато більше. У цьому різні види рослин різняться за швидкістю пересування води. Зміни температури, введення метаболічних інгібіторів не впливають на пересування води. Водночас цей процес, як і слід було очікувати, дуже залежить від швидкості транспірації та від діаметра водопровідних судин. У ширших судинах вода зустрічає менший опір. Однак треба враховувати, що в ширші судини можуть потрапити бульбашки повітря або відбутися будь-які порушення струму води.
Відео: Рух води та органічних речовин по стеблі.